[发明专利]一种颗粒物质量浓度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及颗粒浓度测量技术领域，具体地，涉及一种颗粒物质量浓度传感器。

背景技术

随着我国空气污染问题日益严重，很多场合需要监测PM2.5数值，在无充电电源的环境中大型空气质量检测设备不易携带，能耗大，不能长期工作。移动便携设备对于PM2.5传感器尺寸和功耗要求较高，可避免上述问题。

发明内容

解决上述问题所采用的技术方案是一种颗粒物质量浓度传感器，包括；相互扣合的盖板和下壳体，以及与所述盖板同侧的风扇，所述风扇与所述盖板、下壳体形成封闭空间；设置在所述封闭空间内靠近所述下壳体的光路件；

设置在所述光路件远离所述下壳体一侧的电路板；

所述光路件、电路板、下壳体、盖板、风扇形成供气体流通的风道；

所述光路件设有供光线通过的光路通道，所述风道和所述光路通道在颗粒信号采集区相交；

设置在所述光路件上与所述颗粒信号采集区对应位置的光电池，所述光电池用于采集颗粒信号采集区的光信号并转换为电信号；

设置在所述电路板上的控制器，所述控制器用于控制风扇和所述光电池工作，处理光电池的电信号并输出测量数据。

优选的，所述光路件包括容纳激光器的激光器固定孔；所述激光器发出的激光依次经过前端滤光区进行外围光圈滤除、后端滤光区进行外围光斑滤掉，颗粒信号采集区进行光信号采集，反射格栅反射后进入光陷阱完成光线吸收。

优选的，所述风道包括：

位于所述风扇下侧的进风口；

位于光路件一侧并与所述下壳体、电路板围成的第一风道，所述第一风道一端与进风口相通；

与所述第一风道连接的位于光路件中部贯穿的第二风道，所述第二风道与所述光路通道在颗粒信号采集区相交；

与第二风道连接的，并与所述第二风道垂直的，贯穿所述光路件和所述电路板第三风道；

与第三风道连通，位于电路板和盖板之间，向与所述进风口相对一端延伸的第四风道，所述第四风道具有出风口。

优选的，所述控制器为间歇工作模式；所述间隙工作模式包括唤醒状态和睡眠状态，其中，唤醒状态为所述控制器被唤醒时，控制风扇至通风稳定，控制激光器发光和光电池电路进行光信号采集、接收和转换，获得测量数据；睡眠状态为获得测量数据后进入睡眠模式。

优选的，所述盖板包括盖板支撑柱，所述盖板支撑柱顶住所述电路板，所述电路板区域设有屏蔽触点，所述屏蔽触点与所述盖板连接；所述下壳体包括下壳体螺丝柱，所述屏蔽触点与所述下壳体螺丝柱对应排列，通过螺丝将盖板、电路板、下壳体固定连接并形成导电回路；所述电路板接地导电，起到屏蔽信号作用。

优选的，所述下壳体横截面为半圆弧结构，半圆弧内部用于容纳光路件、电路板。

优选的，所述电路板上设有电路接口，所述电路接口用于烧制程序、数据传输、供电。

本发明提供的颗粒物质量浓度传感器，具有下述优点：

1)本发明的颗粒物质量浓度传感器功耗低，通过外部唤醒或自动唤醒控制器工作，开启风扇一段时间(10s以内)，保证风道通风稳定，控制器开启电路板上的测量电路和光路件的激光器，测量PM2.5的结果并通过通信接口向外发送；然后，关闭激光器、风扇等所有耗电部分，控制器进入睡眠状态；颗粒物质量浓度传感器整体功耗达到uA级别，降低了功耗。

2)本发明的颗粒物质量浓度传感器风道路径短，通过将风道和光路件集成设计形成较短的风道，从而使整个产品的体积较小，风扇功率较低；由于风扇采用内吸式并且位于进风口，有助于缩短风道，降低风扇功耗。内吸式设计的风扇设置在所述的颗粒物质量浓度传感器的进风口处，空气被风扇吸入风道后变成由风扇推进空气在风道内向出风口前进，其他的颗粒物质量浓度传感器的风扇则是设置在出风口处，进风口的空气是由设置在出风口的风扇工作时形成的吸力吸入风道，安装在出风口处的风扇功率必须较大，对比下来所述颗粒物质量浓度传感器的风扇较其他颗粒物质量浓度传感器的功耗小。

选定的风扇是满足应用要求(风压/风速)中尺寸最小的，根据选定的风扇参数设计的风道截面积，由于被风扇吸入风道的气流不稳定需要第一风道与第二风道结合处设置阻风墙缓冲进入风道的空气，使之平稳通过采集区，阻风墙的合理设计使进风口到阻风墙(第一风道)的距离较其他颗粒物质量浓度传感器短，同时阻风墙到采集区(第二风道)的距离也大大缩短，所以整体风道截面小，距离短。也就是根据风扇出风的参数大小在保证吸入的空气风速/风压能够在稳定的状态下到达采集区，而不使风速/风压减弱，风道的距离和截面相对比市面上的传感器风道距离和截面上都要小。